摩擦理论的发展及现代应用
浅谈摩擦力在实际生活以及理论分析中的应用
浅谈摩擦力在实际生活以及理论分析中的应用摘要：摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力，动摩擦力又可以分为滑动摩擦力和滚动摩擦力，各种摩擦力在实际生活中都是广泛存在和不可缺少的，并且还起着非常重要的作用，有的摩擦力在理论分析中可以由具体的公式进行计算，而有的摩擦力则要通过对具体问题具体分析而计算出来。
在物理学中，摩擦力也是最常见和最重要的力之一。
关键词：摩擦力；理论分析；应用摩擦力在实际生活中是普遍存在的，在人类社会的进步与发展中起着非常重要的作用。
在现实社会生活中，人要行走、汽车刹车、传送带传输物品等等，都离不开摩擦力的作用；在物理教学中，对物体进行受力分析往往也会涉及到摩擦力，由于摩擦力的种类较多，所以在受力分析中要根据实际情况进行分析。
一、步行过程中的摩擦力在现实生活中，我们要向前走，人相对于地面是前进的，而在前进的过程中，我们依靠的是地面与鞋之间的摩擦力的作用，在图（一）中，V0是人前进的速度方向，但是我们的鞋底所受到的摩擦力并不是与V0相反的，即不是与人运动的方向相反，摩擦力的方向与物体之间相对运动或具有相对运动趋势的方向相反，所以鞋底受到的摩擦力与人前进的方向是一致的，从而才使得人获得一个与运动方向相反的加速度（即获得一个与运动方向相反的合力）。
人不行的过程中，脚底相对与地面有与人运动方向相反的趋势，但是并未向与人运动方向相反的方向运动，所以人类步行依靠的是鞋底与地面之间的摩擦力来实现的。
一、传送带传输物品过程中的摩擦力传送带传输物品在日常生活中是普遍存在的，也是物理学的受力分析中比较常见的。
水平运动的传送带传输物品的过程中，由于传送带本身一般具有一定的速度，若物体是相对与地面静止放上传送带的，它会在与传送带之间的摩擦力的作用下在传送带上作加速运动，若传送带足够长，则被传送的物品的速度最终会加速到与传送带的速度一致。
此时它与传送带之间无相对滑动，也无相对滑动的趋势，所以当物品运动速度等于传送带运动速度时，被传送物品受到的摩擦力大小减为零，在运动方向（水平方向）不再受到力的作用。
摩擦学理论及其在工程领域的应用
摩擦学理论及其在工程领域的应用作为机械工程领域一种重要的科学分支，摩擦学在现代制造业中担当着非常重要的角色。
摩擦作为一种没有稳定性的物理现象，其对材料性质和结构的影响是多方面的，因此摩擦学的理论研究和实际应用也是非常广泛的，基本上涉及了所有机械零部件和装置的领域，具有广泛的学科渗透性。
摩擦学是一门交叉性很强的学科，涵盖领域包括材料学、机械工程学、表面物理学、化学、力学、热学等学科。
它主要研究的是摩擦的动态行为以及摩擦过程中受力状况的变化，包括润滑、磨损、摩擦噪音等现象的发生和规律。
在摩擦学的研究中，学者们常常采用实验和理论相结合的方法，研究各种公共和专业场合下的摩擦和磨损现象，以期在制造物料、减少能量损失、增加工业效率、改善环境质量等方面取得更好的成果。
摩擦学理论观点的发展可以追溯到古代。
早在公元前500年，欧几里得就提出了“摩擦力与外力成比例”的众所周知的欧几里得定律。
但直到19世纪才正式形成了摩擦学的理论基础。
在这个时期，多位研究者对摩擦、润滑和磨损现象进行了大量的实验研究和分析，积累了大量的数据和经验，逐渐发现摩擦和润滑的研究具有极其重要的意义。
而随着机械制造业的发展和工作条件的不断变化，摩擦学理论也需要不断地完善和更新，为现代机械制造业提供新的思路和方法。
在不同的应用领域中，摩擦学理论的特点也有所不同。
例如，在航空航天工程领域，抗磨损、耐摩擦和耐热性能要求较高，而在汽车和机床的制造领域，更注重降低机械零件的磨损，提高运转效率和降低制造成本。
在实际应用中，常采用摩擦学知识来改善物料和产品的性能。
以润滑技术为例，通过正确的润滑操作和使用一定的润滑剂，可以减轻制造部件之间的摩擦，不但可以减少磨损，还能减少排放污染物，降低整个制造过程的成本。
同时，在机床制造领域，摩擦学技术可以帮助制造高效、高质量的机械零件，从而为工业制造业做出更多的贡献。
总之，摩擦学理论和应用研究具有重要意义，不但有助于提高制造业的生产效率、降低生产成本，更可以防止机械部件因摩擦磨损而导致事故的发生。
摩擦学12
第一节 摩擦学的发展现状
为了适应现代经济和科学技术以及社会发展的需要,近10多年来,摩擦学 的研究在不断地深化和扩展，主要表现在以下几方面。
一、摩擦、磨损和润滑仍是当今摩擦学研究的主题,但更注重其工业应用
1.摩擦与磨损 近年来,已经采用原子力显微镜(AFM)和摩擦力显微镜(FFM)等先进的仪
艺技术和方法正在或已经渗透到摩擦学研究领域,形成交叉发展,相 互促进,甚至形成新的学科生长点,其中最突出的就是表面工程。
应用表面涂层技术,尤其是应用物理气相沉积(PVD)、化学气相 沉积(CVD)和离子注入技术都已获得明显的减摩和耐磨效果。极薄
的 Ti N ,Ti和AlN 等Ti涂BN层均已应用于金属切削工具和大型挖掘
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学处理和等离子喷涂技术。近年来,更重视复合表面技术的开发,如 复合陶瓷涂层—渗氮钢体系和复合DLC涂层氧扩散处理钛体系等新 技术。
此外,在涂层的摩擦、磨损和润滑机理方面的研究也取得了一 些进展,如模拟涂层中具有微观滑动的摩擦接触状态,用分子动力学 模拟方法研究沉积DLC涂层的摩擦学特性。
三、摩擦学新领域的研究呈上升势头
器设备,观测相对运动的固体表面原子间的作用力以研究摩擦的起因;研究了
在高真空( 107 P)条a件下,粘着和摩擦的化学效应;研究了磁流体、磁粉
摩擦学的进展和未来
摩擦学的进展和未来一、本文概述摩擦学，作为一门研究物体间接触表面相互作用及其产生的摩擦、磨损和润滑现象的学科，自其诞生以来就在工业、交通、能源、生物医学等众多领域发挥了至关重要的作用。
随着科技的不断进步，摩擦学的研究也日益深入，新的理论、技术和应用不断涌现。
本文旨在全面概述摩擦学领域的最新进展，并展望其未来发展方向。
我们将回顾摩擦学的发展历程，从最初的经典摩擦理论到现代的纳米摩擦学、生物摩擦学等新兴分支。
接着，我们将重点介绍摩擦学在材料科学、机械工程、航空航天、生物医学等领域的最新应用，如高性能涂层材料、纳米摩擦调控技术、智能润滑系统等。
我们还将讨论摩擦学在能源转换与存储、环境保护、可持续发展等全球性问题中的重要作用。
在展望未来部分，我们将分析摩擦学领域的发展趋势和挑战，如跨学科融合、技术创新与产业升级等。
我们还将探讨摩擦学在智能制造、新能源、生物医疗等领域的发展前景，以及其在推动社会进步和可持续发展中的潜力。
本文旨在全面梳理摩擦学的进展和未来，以期为该领域的研究者、工程师和决策者提供有益的参考和启示。
二、摩擦学的基础理论摩擦学，作为一门研究物体表面间相互作用和摩擦现象的科学，其基础理论涉及多个学科领域，包括物理学、化学、材料科学和力学等。
这些基础理论为摩擦学的发展提供了坚实的支撑，同时也为未来的探索提供了新的思路。
接触力学理论：接触力学是摩擦学的基础，主要研究物体表面的接触行为和接触应力分布。
该理论通过研究接触表面的形貌、材料属性和载荷等因素，揭示了接触界面上的应力分布规律，为摩擦学的研究提供了重要的理论基础。
弹塑性理论：弹塑性理论主要研究物体在受力作用下的变形行为，包括弹性变形和塑性变形。
该理论为摩擦学提供了关于材料表面在摩擦过程中变形和损伤机制的重要认识，有助于深入理解摩擦现象的本质。
摩擦热学：摩擦过程中，由于摩擦力的作用，物体表面会产生大量的热量。
摩擦热学主要研究摩擦过程中的热量产生、传递和消散等问题。
摩擦学的理论研究及其应用
摩擦学的理论研究及其应用摩擦学作为一门交叉学科，研究了摩擦、磨损以及表面物理化学等基本问题。
目前，摩擦学已被广泛应用于飞机、汽车、列车、医疗器械、机械化农业、工厂等领域，成为现代工业生产的重要组成部分。
一、摩擦学的基本概念摩擦学是研究摩擦、磨损和润滑等现象的力学学科，在力学、材料学、化学、表面物理学等学科的交叉领域中深入探讨了摩擦学原理、机理和应用。
摩擦是指两个接触表面相对运动时的阻力，它是产生于两个表面之间的接触力。
磨损是物体表面由于与物质相互作用而发生的形态变化和质量损失。
磨损现象的产生是由于两个相对运动的表面之间的微观接触，导致这些表面在一些局部的地方发生结合和断裂。
润滑是在两个表面相对运动的情况下，通过在表面之间引入润滑剂，使两个表面之间的摩擦系数降低的现象。
摩擦学的分支学科有干摩擦学、润滑摩擦学以及磨损学等。
二、摩擦学的研究意义摩擦学的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高工程设计水平。
摩擦学的研究成果可以为工程设计人员提供思路和设计指导方案，达到规避机械性能下降、磨损加剧、寿命缩短等弊端的结果。
2. 进行润滑设计。
润滑剂、润滑油脂等润滑剂厂家可以进行润滑设计，为机械设备的正常运转提供保障。
3. 开拓新材料需求领域。
目前，涂层、纳米材料等新型材料的研究及应用已经成为摩擦学研究的热点领域。
这些新型材料可以增加润滑能力、降低磨损程度，从而提高机械设备寿命。
三、摩擦学的应用现状摩擦学理论已被广泛应用于汽车、航空、机械制造、医疗器械、化妆品等多个领域。
1. 汽车工业。
摩擦学理论的应用在汽车行业中表现尤为突出。
现代汽车工业是材料和摩擦学领域不断发展、不断创新的产物。
摩擦学技术在汽车上的应用范围非常广泛，从发动机、变速器和轮胎到制动系统、转向系统，都需要基于摩擦学原理的设计和研究。
2. 航空制造业。
航空材料的研究和使用一直是大家关注的热门话题。
摩擦学技术也在航空工业中应用。
涂层材料、传感器、及精密丝锥这些领域都获得了摩擦学的应用，从而提高了飞机的性能，增加了安全和舒适性。
摩擦学理论研究及其在材料设计中的应用
摩擦学理论研究及其在材料设计中的应用摩擦学是一个涉及到机械、材料、化学等多个学科领域的研究方向，其探讨的是接触面发生滑动或相对运动时发生的摩擦过程及其相关现象和规律。
摩擦学在材料科学、机械工程、能源、环保等领域都有广泛应用。
摩擦学理论的发展始于17世纪末，当时的研究主要集中在摩擦力的测量和控制，以及摩擦副表面机理的本质探究。
到了20世纪，随着科技和工业的飞速发展，对于摩擦的研究也更趋理论化和系统化。
今天，摩擦学研究已经达到了一个高峰，其涉及到的新材料、新工艺和新技术也愈加精细和成熟。
材料设计中的应用材料科学中，摩擦学理论被广泛应用于材料设计中，以提高材料的性能。
例如，汽车发动机中的润滑油，就是为了减小发动机零部件之间的摩擦而使用的。
摩擦学可以帮助工程师设计合适的材料和表面涂层，在不同的应用环境下，使摩擦损失降至最小。
此外，摩擦学在材料研发和测试中也有很重要的地位。
首先，摩擦学理论可以帮助人们理解材料表面之间的相互作用和碰撞过程。
这种理解可以帮助人们开发新型材料，提高材料的机械性能和耐磨性能。
当新材料面世时，人们还可以通过摩擦学实验，测试其在不同环境下的摩擦性能、耐磨性能等指标，并根据实验结果进行相应的改进和优化。
其次，摩擦学理论可以帮助人们分析材料在使用中产生的摩擦和磨损现象。
这种分析可以帮助人们了解材料的损伤过程，以及使用寿命和安全性的变化情况。
通过摩擦学分析，人们可以准确地预测材料的磨损和损伤过程，以便对其进行维护、保养或更换。
同时，摩擦学分析也可以帮助人们探究材料的成分和结构，从而揭示材料性能的内在规律。
最后，摩擦学理论可以帮助人们实现材料的可持续发展和环保。
例如，通过摩擦学研究可以减少公路交通中的摩擦损失，以提高燃油经济性和减少环境污染。
此外，在电池材料的研究中，摩擦学也可以帮助人们了解电池材料之间的电化学反应、摩擦特性和磨损规律，从而开发更高效、更安全、更环保的电池材料。
结论摩擦学理论的研究和应用取得了巨大成就，其在材料设计、机械工程、环保、能源等领域得到了广泛应用。
摩擦学的进展与展望
摩擦学的进展与展望摩擦学是一门关于摩擦现象及其控制的学科，是材料领域中最重要的基础科学之一。
随着科学技术的不断发展，摩擦学研究也逐渐取得了新的进展和突破，本文将简述摩擦学的进展以及未来的展望。
一、摩擦学的进展1. 材料性能的改进随着材料科学的发展，工程界不断提出新的材料，任何材料都不能发展的独立于摩擦学的限制。
新型材料的发展为减小摩擦提供了一种途径，包括纳米材料，硅基材料等等。
2. 润滑技术的发展传统的润滑技术包括机械润滑、油润滑、气体润滑等。
而近年来润滑技术的应用也越来越广泛，从传统的机械润滑开始转向静电场润滑等新型技术，这些技术的应用有效地减小了摩擦现象，增加了机械设备的寿命。
3. 摩擦学理论的深化随着计算机技术和数值模拟技术的发展，摩擦学理论得到了很大的改进。
现代摩擦学理论已经逐渐从传统的摩擦现象说明向着深入探讨摩擦机制的方向发展。
同时新型摩擦学理论的提出可为材料科学提供新的支撑。
二、摩擦学的展望随着材料科学、计算机科学的快速发展，摩擦学在未来还有非常广阔的发展空间。
未来摩擦学的发展重点包括以下几个方面：1. 摩擦与磨损控制的理论和技术的发展随着工业的快速发展，摩擦机制和材料耐用性是极其关键的。
未来研究需着重探索摩擦与磨损强度之间的关系、摩擦机制的本质、新型润滑剂的研究等等。
2. 智能润滑技术的推广智能润滑技术将润滑技术与计算机技术相结合，开发出一种更加高效、自适应性更强的新型润滑系统。
未来摩擦学的应用将更加普及和广泛，发展出与工业现状高度契合的新型智能润滑技术。
3. 摩擦学与新材料的研究在现代工程技术和材料科学的高度发展下，新型材料的研究变得越来越重要。
未来的摩擦学还需要关注新型材料的摩擦特性、摩擦不稳定性等方面的应用研究。
尽管摩擦学已取得了长足的发展，但是未来摩擦学的发展研究充满了无限的可能性。
相信有天人们可以突破摩擦机制的局限，创造出更多的奇迹。
4. 微观结构与摩擦特性的研究随着纳米技术的不断发展，微观结构与摩擦特性之间的关系逐渐成为了一个热门领域。
摩擦力的研究与应用
摩擦力的研究与应用摩擦力是物体之间相互接触、相对运动时产生的一种力量。
它广泛应用于日常生活和科学领域，对我们的生活和技术发展起着重要的作用。
本文将围绕摩擦力的研究和应用展开讨论。
一、摩擦力的研究从古代开始，人们就对摩擦力产生了浓厚的兴趣。
在公元前300年左右，希腊哲学家阿基米德就对摩擦力进行了初步的研究。
他发现了一些关于物体在表面滚动和滑动时的摩擦规律。
然而，直到17世纪末，摩擦力的研究才得到了更深入的发展。
随着科学技术的进步，人们不断深化对摩擦力的理解。
18世纪末，法国物理学家科利奥利对摩擦力作出了重要的贡献。
他发现了静摩擦力和动摩擦力之间的差异，并提出了摩擦力与物体接触面积、物体质量以及表面粗糙程度之间的关系。
20世纪初，爱因斯坦对摩擦力进行了进一步研究，并提出了相对论视角下的摩擦理论。
此后，人们通过实验和计算手段，对摩擦力的特点和规律有了更加准确的认识。
现代科学技术的发展，使得我们可以更好地研究摩擦力的微观机制，以及摩擦力与其他物理力学参数的相互作用。
二、摩擦力的应用1. 汽车制动系统：摩擦力在汽车制动系统中起着关键作用。
当司机踩下刹车踏板时，制动盘与刹车片之间产生摩擦力，将车辆的动能转化为热能，从而使车辆减速或停下来。
合理利用摩擦力，能够保证行车安全。
2. 电子设备：在电子设备中，摩擦力被广泛运用在可调节的开关和旋钮上。
通过调节材料之间的摩擦力，可以实现电子设备的灵活控制。
此外，利用摩擦力还可以控制进出口的密封，以防止外界灰尘和水分的侵入。
3. 工业制造：在工业制造过程中，摩擦力被应用于传动装置、轴承以及金属加工等领域。
摩擦力的控制和运用不仅能够提高机械设备的效率和性能，还可以延长设备的使用寿命。
4. 运动装备：体育用品如滑雪板、滑板等需要利用摩擦力来实现人体与地面之间的牢固连接。
通过控制摩擦系数，可以确保运动装备的稳定性和可靠性，并提升运动员的表现。
5. 生物领域：生物界中也存在着许多与摩擦力相关的现象和机制。
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摩擦理论的发展及现代应用
姓名：刘先才专业：机械类学号：222008322222237 摘要：本文阐述了摩擦理论的发展并介绍了磁流体润滑和摩擦集电材料的应用及载流摩擦磨损应用对摩擦的减弱情况。
关键词:摩擦，理论，发展，应用
1、摩擦
通常认为摩擦是两个相互接触的物体发生相对运动或具有相对运动趋势时，阻止两物体接触表面发生切向相互滑动或滚动的现象。
《理论力学》:静力学、摩擦/-北京:高教出版社，2009将摩擦力定义为:两个表面粗糙的物体，当其接触表面之间有相对滑动或相对滑动趋势时，彼此作用有阻碍相对滑动的阻力及摩擦力。
摩擦力作用于相对接触处，其方向与相对滑动趋势或相对滑动的方向相反，它的大小根据主动力的大小不同，可以分为三种情况，即静滑动摩擦力，最大静滑动摩擦力和动滑动摩擦力。
1966年英国科研与教育部在与牛津英语词典增补版编辑磋商之后，根据古希腊语中“Tribos"(即英语中的rubbing，意思是摩擦)一词提出了摩擦学(Tr ibology)这个名词的定义是:“研究作相对运动相互作用的对偶表面的理论和实践的一门科学技术”。
在中国科学技术名词审定委员会审定公布的“机械工程名词”中将摩擦学定义为:“研究作相对运动物体的相互作用表面、类型及其机理、中间介质及环境所构成的系统的行为与摩擦及损伤控制的科学与技术”。
2、摩擦理论：
2、1、库伦（Coulomb）—阿蒙顿（Amondon）定律
两个相互接触的物体间发生切向运动时，东摩擦力的方向总是与相对运动方向相反；动摩擦力的大小与接触面的法向力成正比，而与接触物体间的名义接触面积的大小无关，即f=μ. N (1)
式中f——动摩擦力
μ——动摩擦系数
N——法向力（正压力）
动摩擦力的大小与接触面积间的相对滑动速度无关；静摩擦力大于动摩擦力。
库-阿定律是一个经验法则。
长期以来曾作为工程应用中的指导法则来使用。
由于受条件的限制，不可能比较全面地把影响摩擦力的因素考虑进去。
随着科学技术的发展和实验条件的日臻完善，就会对摩擦的机理和规律有更深的认识。
2、2、摩擦理论
2、2、1、凹凸啮合说
阿蒙顿、库伦认为，由于固体表面的凹凸不平，当它们接触时，接触表面上很多凹凸部分就相互啮合。
两个面的突起部分（微凸体）相碰撞，产生断裂、磨损，形成了摩擦力。
啮合说只适用于粗糙表面，即降低表面的粗糙度就可以降低摩擦系数。
啮合说不能解释的当摩擦表面比较光滑（超精细加工表面粗糙度Ra第Ι系列0.10～0.05）时摩擦系数为什么反而增加。
2、2、2、分子粘合说
二十世纪二、三十年代，哈迪（W ·Hardy ）、托姆林森
（G.A.Tomlim-son ）、鲍登（Bowdon ）等提出了分子粘合说。
两个固体表面在接触时，只有少数微凸体的相互接触起主要作用。
其实接触面远小于名义接触面积。
Ar=∑=n
t t
r A 1（n:触点数） Ar=0.01～0.1%A 。
式中 Ar ——真实接触面积，即微凸体接触处各微观接触点面积的总和。
A 。
——名义接触面积，即接触固体相互重叠时的表观面积。
在外界正压力的作用下，少量微凸体上的压强极大，大大超出了材料的弹性限度，接触处塑性变形形成粘着点。
这时接触处两物体分子间距离已经小到分子力的作用范围。
每个物体发生相对滑动时必须拉断 粘合部分，这就是摩擦力。
分子粘合说有一定的局限性，如是否所有的真实届西湖面积都产生粘着，污染膜之间是否产生粘着等。
2、2、
3、综合说
二十世纪三四十年代，克拉盖里斯基（H.B.KPareJIbcKhh ）提出了关于摩擦的综合理论。
他认为摩擦是一个混合过程，既要克服分子相互作用力，又要克服机械变形的阻力。
发生在接触处的总的阻力就是摩擦力。
即
f=f
分+ f
变
(2)
式中f——总的摩擦力
f
分——摩擦力的分子粘合作用部分
f
变——摩擦力的变形作用部分
一般说来，变形过程和粘合过程都会发生，其比例与表面粗糙度、材料的种类、正压力的大小等有关。
（2）式可改写成
F=αAr+βN (3)
式中α——与表面分子特性有关的参数
β——与表面机械特性有关的参数
由（1）和（3）得μ= (4)
（3）式就是表示摩擦力的二项公式。
（4）式就是摩擦的总定律。
它们同时考虑了变形和粘合的作用，比较符合实验结果。
在摩擦和边界摩擦时，对于金属、聚合物等大多数材料都可按二项式摩擦定律分析。
3、摩擦学的现代应用：
3、1磁流体润滑
由于摩擦，运动过程和系统动态特性受到影响或干扰，机械所传递的一部分能量在克服摩擦阻力的过程中消耗掉，同时，机械发热，表面层产生磨损。
而润滑则是人们用来改善摩擦状况的重要措施。
磁流体(Magnetic Fluid) , 亦称磁性液体(Magnetic Liquid) 或磁性胶体(Magnetic Col2loid) , 主要由磁性粒子、表面活性剂及基载液三
个部分组成。
它是一种液态磁性功能材料,同时也是一种新颖的润滑剂, 利用其在非均匀外磁场作用下所表现出的磁性和流动性,可与永磁体或电磁体磁源构成磁回路,磁流体在磁回路的位置上,润滑过程中既不泄露,又可防止外界污染,用量不多而且可靠,这正是磁流体润滑剂润滑的主要特征。
另外由于磁性颗粒非常细小,同时在其表面还附着一层活性剂,所以不会产生额外磨损外加非均匀磁场时, 铁磁流体中将产生一种磁的彻体力, 正是此彻体力及其表观粘度的增加, 使得磁流体在润滑方面显得比其他传统的润滑油优越。
另外磁流体粘度受磁流体饱和磁化强度及温度的影响, 其关系见图1、图2 , 并且磁流体的粘滞特性(指随磁场强度增加, 磁流体粘度增加) 与磁流体的载液、所含磁粒子浓度等的关系极大。
图1 磁流体粘度与饱和磁化强度的关系图2 磁流体粘温特性
3、2摩擦集电材料的应用及相关载流摩擦磨损
自1850 年电车投入使用以来,集电装置便成了其提速的关键问题，由此，国内外逐步开始了对轨道交通摩擦集电材料的研究与使用。
随着铜滑板、碳滑板、铁基粉末冶金滑板、铜基粉末冶金滑板、浸金属碳滑板碳纤维滑板等性能优良的集电材料的发现，摩擦集电装置被广泛应用于各种大中小型机车，为现代交通的发展开辟了一个崭新的
天地。
高速电气化铁路和磁浮交通为摩擦集电材料的发展和应用提供了广阔的空间,评价一种材料性能的优劣须以其实际应用效果为依据。
目前,铜基粉末冶金、浸金属碳、碳纤维这3 种常用的摩擦集电材料仍有很大的研发空间以提高其应用价值。
轨道交通摩擦集电材料要在载流条件下与供电导线高速相对滑动摩擦,其摩擦磨损涉及摩擦接触系统和电接触系统,这两个系统相互作用、相互影响。
载流摩擦副和一般摩擦副相比多了一个接触系统,包括摩擦接触系统和电接触系统,它们相互影响,共同作用,但并不是两个单一系统的简单叠加为了获得较小的摩擦系数,大多数摩擦集电材料都具有自润滑的功能,随着滑动的继续,摩擦表面之间形成润滑膜,剪切强度显著降低,摩擦系数明显减小,并在稳定磨损阶段达到较低值。
在载流磨损条件下,摩擦副接触表面会形成收缩电阻,实际接触面积很小,局部接触区域温度升高,不利于保持润滑膜的均匀性和完整性。
因此,在通电条件下的摩擦系数比机械磨损条件下的摩擦系数略高。
金属含量较大的复合材料的磨损率会随电流的增大而增加,而对于金属含量较小的(如传统的电刷材料) ,由于电流的润滑作用,电流强度增加时反而会使磨损率减小。
集电材料的磨损率与接触表面产生的热有关,载流条件下摩擦副在摩擦过程中的热主要来自3 个方面: 电弧热、摩擦热和电流产生的热。
载流条件下摩擦表面在电流、电弧的影响下温度较高,会使摩擦表面的材料软化。
合理的负载有利于减小各种热效应,降低磨损率。
粘着磨损过程存在原子由一方向另一方物质扩散移动的过程,使摩擦速度加快,摩擦副微凸部分相互接触的时间缩短了,较难引起粘结作用,即出
现高速摩擦时磨损量减少的情况。
4、结语：
摩擦随万物的产生而存在，“摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开”，自摩擦学诞生以来，摩擦原理、摩擦学设计及其在工业中的应用已经取得了丰硕的成果，基于摩擦理论的研究，对新的研究领域的开辟具有指导意义。
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